“空中巡警”35 mm輪式自行高炮作戰效能研究

鄧琴江，劉良芳，郭慧文，沈海鋒

(1.國營四九七廠，重慶 400071;2.78098部隊，四川 崇州 611237)

瑞士厄利空35 mm GDF型系列高炮，自問世以來，以其高度自動化、高火力機動性、

高精度、高射速而聞名于世，其作戰空域、毀傷概率、抗多批次攻擊等能力處于小口徑高炮族中的領先地位，后來又配備了Ahead(阿海德)智能彈藥，更進一步增強了火力密度，提高了命中概率。據統計，瑞士、德國、日本等30多個國家，共裝備35 mm GDF型高炮累計超過4000門，成為世界上裝備國家最多，影響最大的小口徑全自動防空武器系統［1］。并且，許多國家為了充分利用35 mm GDF型高炮的優良性能，不斷以其自動機為母型改進研制成適應各型35 mm自行高炮的厄利空KDA型35 mm自動機，如:德國“獵豹”、荷蘭“凱撒”、日本87式、波蘭“勞拉”和英國“神槍手”等［2］。

20世紀90年代以來，瑞士厄利空公司根據需求的變化，針對性地又研制成功了35 mm口徑的高射速轉膛自動機(35/1000型)，并以此為基礎開發出了“空中巡警”(SKY RANGER)輪式自行高炮防空武器系統(產品代號為GDF-008)，同樣也配備有“阿海德”子母彈彈藥［3］。該系統是一種高機動性能的彈炮合一的防空武器系統，能夠滿足對付未來多種空中威脅，并能擔負地面防御任務。

為此，本文擬對該武器系統的基本構成、作戰效能、抗多批次攻擊能力、射擊安全性等方面進行分析研究，以求獲得有益啟示，這對把握我國小口徑高炮的發展途徑(方向)具有重要借鑒(或指導)意義。

1 “空中巡警”武器系統的基本構成

1.1 武器系統發射平臺

“空中巡警”的遙控炮塔配置在德國KMW公司研制的“拳擊手”8×8輪式裝甲底盤上［4］。它配置有獨立的光電探測裝置(包括紅外熱像儀、電視攝像機、激光測距機、視頻跟蹤器等)，用于對直視范圍內的目標進行識別和跟蹤。炮塔還能從保密的無線電數據鏈上獲取空中目標數據，也可以從其他外部探測裝置獲取目標數據。該高炮通常采用長度為20～24發的點射方式來對付一個典型的空中目標。可以發射所有現役35 mm彈藥，包括“阿海德”編程引信子母彈和正在研制的集束穿甲彈(FAPDS)等靈巧彈藥。

1.2 武器系統配置的彈藥

35系列高炮配置的彈藥有通用型爆破彈(GPR-AB)、編程引信子母彈(AHEAD)和在研的集束穿甲彈(FAPDS)等典型彈藥。

其中，編程引信子母彈是一種非常先進的35 mm高炮彈藥，全稱為“先進命中效率與摧毀”(AHEAD)彈藥。該彈利用炮口測速和電磁感應原理對引信適時裝定時間，使彈體在目標前方最佳位置炸開而釋放出彈體內每枚3.3g、共152枚的鎢金屬柱形彈芯，形成一片彈芯云。彈芯以1000 r/min的旋轉速度保持飛行穩定，從而對目標具備有很強的穿透力。火炮系統對目標通常以點射長度為20～24發的方式進行射擊，其時，可沿目標前進方向適時形成一道任何目標都難以逃避的密集的“彈幕墻”，與直接命中彈相比，具有了更高的命中概率［5］。

據了解，為繼續提高殺傷效果，目前厄利空公司正在將AHEAD彈的彈芯往大和小2個方面進行改進。往小改是將彈芯質量繼續減小至1 g左右，這樣可使彈丸內含有更多的彈芯;往大改是將彈芯質量加大使之兼有穿甲彈和殺爆彈功能的新型防空彈藥(FAPDS)，這樣不僅提高了對目標的命中概率，而且可以像常規穿甲彈那樣穿透防護裝甲，再由于材料獨特的彈芯在與目標撞擊過程中破碎后形成的“破片能量云”，能在目標內部產生二次殺傷效應，這樣就能有效對付武裝直升機和輕型裝甲車輛［6］。

2 對武器系統性能的分析

2.1 對武器系統作戰效能(以毀傷概率為評價指標)的分析

以下對“空中巡警”分別使用AHEAD彈和在研的FAPDS彈與“密集陣”使用20 mm脫殼穿甲彈防御“海爾法”反坦克導彈和防御“戰斧”巡航導彈的作戰效能進行對比計算分析［7］。

為簡化計算過程，在認為二者射擊精度、火控及隨動等系統精度相同的條件下，根據彈著點的空間位置坐標計算對目標條件的毀傷概率公式［8］。

在假設全系統無故障，目標無對抗的條件下，第i發彈藥對目標的毀傷概率為

式中:G(x，y，z)為坐標殺傷規律，由彈藥威力參數、目標易毀性與目標位置關系所決定;φ(x，y，z)為炸點分布密度函數，由命中規律和引信啟動規律決定，對于高炮武器系統而言，火炮射擊參數對炸點分布密度函數有重要影響。

用式(1)，按程序輸入已知條件的數據(目標易毀性參數、射擊相遇點分布參數、終點效應參數)進行解算，可得N連發射擊對目標的毀傷概率P

2.1.1 用AHEAD彈與20 mm脫殼穿甲彈對“海爾法”反坦克導彈作戰效能的對比計算分析

“空中巡警”射頻達1000發/min，由于能發射含152顆鎢柱的AHEAD彈，其彈幕形成速度達152000發/min。而最高射頻在4500發/min的“密集陣”因為其是轉管武器，射彈散布較大，火控采用大閉環修正后可部分彌補其射彈散布較大的缺陷。“密集陣”發射20 mm脫殼穿甲彈的彈幕形成速度與射頻相同，只能達4500發/min。

“空中巡警”和“密集陣”對“海爾法”反坦克導彈的毀傷概率的計算結果曲線如圖1所示。

圖1 對“海爾法”毀殲傷率曲線

在各自有效射程范圍內防御體積較小的“海爾法”反坦克導彈，“空中巡警”的綜合毀傷概率接近100%，而“密集陣”綜合毀傷概率只有23%左右，如圖1所示。“空中巡警”獨有的防御反坦克導彈的能力從理論上得到了驗證，防御效果如圖2所示。

2.1.2 用FAPDS彈與20 mm脫殼穿甲彈對“戰斧”巡航導彈作戰效能的對比計算分析

為有效擊穿“戰斧”巡航導彈戰斗部，以在研的FAPDS彈藥為例進行分析。據國外數據FAPDS彈藥內部包含有約8枚彈芯，則其每枚彈芯的質量在60 g左右(質量與20 mm脫殼穿甲彈接近)。“空中巡警”發射FAPDS彈的彈幕形成速度可達8000發/min。

“空中巡警”和“密集陣”對“戰斧”巡航導彈的毀傷概率的計算結果曲線如圖3所示。

圖3 對“戰斧”毀殲概率曲線

“空中巡警”在700～2100 m范圍對“戰斧”巡航導彈3次點射的毀傷概率達83%(為“密集陣”的1.28倍)，綜合毀傷概率達88%(為“密集陣”的1.23倍)。“密集陣”未能配備靈巧彈藥，其彈幕形成速度與射頻相同只能為4500發/min，同樣連續3次點射的毀傷概率為65%，綜合毀傷概率為77%。

2.2 抗多批次攻擊能力的分析

35 mm高炮以高精度為其顯著特點。“空中巡警”射彈散布(中間偏差)小于1.8密位，對付典型空中目標時每次射彈約20～24發。分析計算表明:在對相同目標進行有效防御的情況下，“空中巡警”可用較少的彈藥對目標進行精準射擊。“密集陣”作為一種轉管高炮，其主要特點就是采用大閉環火控系統，火炮射速高，對付典型空中目標時每次射彈約200發。其彈幕防御的理念決定了該高炮在單位時間內的射彈量更多。相關數據如表1所示。

表1 2種裝備攜彈量及持續射擊次數對比表

以上對比可看出，“空中巡警”擁有對目標射擊的次數更多，其持續作戰能力也更強。

2.3 射擊安全性的分析

據瑞士數據，“空中巡警”的有效射程為4 km［9］，與其余35 mm系列高炮相同，其開火距離一般在3.5 km左右，一次點射長度設計為20～24發，對亞音速目標毀傷距離約2.8 km。另據了解，美國海軍裝備的“密集陣”在1370 m處擊中了反艦導彈，而導彈破片越過海浪，炸傷艦上一名文職官員。需要注意的是，“密集陣”的有效射程為2.5 km左右，一般開火距離在2 km左右，其連續發射約200發，費時約為2.6 s，亞音速目標毀傷距離將在1.3 km左右。這也從側面可說明，擁有更大射程的“空中巡警”的二次損傷可以更小，其射擊安全性更好。

另外，再進一步分析，當高射速的陸用小高炮，在射擊低空、超低空目標時，使用傳統觸發引信的炮彈往往來不及自毀便會紛紛落地，很容易造成無辜人員誤傷。尤其是在人口密集地區，這會帶來嚴重后果。然而，AHEAD彈本身在毀傷目標和彈丸自毀方面是一致的，這樣就可以大大減少落彈誤傷問題。因此，使用AHEAD彈射擊模式，不僅能提高打擊效能，而且還能具有更高的射擊安全性［10］。

3 結論

“空中巡警”因其高精度和高射速，在發射智能彈藥時，大大提高了高炮武器系統的綜合性能(作戰效能、抗多批次攻擊能力、射擊安全性等方面)。這也使之具有了獨特的防御反坦克導彈等快速小目標的能力，可以對裝甲突擊群提供有效防護，相較“密集陣”20 mm脫殼穿甲彈就顯得十分優異。所以，在射速和精度達到一定程度后，適時發展靈巧彈藥技術不但可以提升小口徑高炮系統的綜合性能，而且能夠增加小高炮系統的一些特殊功能，滿足各種要求。這就是35 mm口徑高炮仍具有生命力的原因所在。此分析研究結果對我國小口徑高炮的發展途徑(方向)具有重要借鑒(或指導)意義。因此說:用小口徑高炮對付各種導彈和無人機，可以說效果較好，性價比較高。接下來就是還要進一步提高彈藥威力，如增加子母彈數量、加大子母彈的侵徹力、以及智能化和可控化等高新技術的彈藥，這是未來35 mm口徑高炮彈藥的主要發展途徑(或趨勢)。

［1］袁軍堂，張相炎.武器裝備概論［M］.北京:國防工業出版社，2011:33.

［2］劉增祿.陸戰機動平臺概論［M］.北京:國防工業出版社，2009:155.

［3］《現代小口徑自動炮設計理論與方法》編委會.現代小口徑自動炮設計理論與方法［M］.北京:兵器工業出版社，2011:24-25.

［4］潘玉田，郭保全.輪式自行火炮總體技術［M］.北京:北京理工大學出版社，2010:5.

［5］王震宇，陳江，張宏兵，等.斜切模式子母彈對跑道封鎖效能研究［J］.四川兵工學報，2014(9):28-31.

［6］毛保全，于子平，邵毅.車載武器技術概論［M］.北京:國防工業出版社，2010:226-228.

［7］薄玉成.武器系統設計理論［M］.北京:北京理工大學出版社，2010:257-269.

［8］羅興柏，劉國慶.陸軍武器系統作戰效能分析［M］.北京:國防工業出版社，2007:7-8.

［9］馬春茂，陳熙，侯凱，等.彈炮結合防空武器系統總體設計［M］.北京:國防工業出版社，2008:200.

［10］王鳳山，李孝軍，馬拴柱.現代防空學［M］.北京:航空工業出版社，2008:321-325.